簡化的方法使無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成更加靈活和易于獲取

研究人員從根本上簡化了無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成(CFPS)的方法，這種技術(shù)可能成為醫(yī)學(xué)研究的基礎(chǔ)。

合成蛋白質(zhì)對于多種類型的藥物和基因研究至關(guān)重要。多年來，蛋白質(zhì)只能在活細(xì)胞內(nèi)合成。CFPS提供了在幾小時內(nèi)在試管中生物合成蛋白質(zhì)的新能力，而不需要活細(xì)胞。這一過程為蛋白質(zhì)生產(chǎn)提供了新的控制水平，對于追求高通量測試，生物傳感器構(gòu)建，代謝工程等的研究人員來說，這是一個令人難以置信的福音。

“這種生物技術(shù)利用試管中的遺傳密碼，直接進(jìn)入傳統(tǒng)上被鎖定在細(xì)胞內(nèi)的生物機(jī)器，”Cal Poly，San Luis Obispo的生物化學(xué)教授Javin Oza說。“這使科學(xué)家和工程師能夠制作疫苗和治療性蛋白質(zhì)，并在實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場進(jìn)行按需進(jìn)行診斷測試。在課堂上，CFPS允許學(xué)生以基于探究的方式了解遺傳密碼。”

盡管在過去二十年中CFPS作為一種有前景的技術(shù)的接受度已經(jīng)大大增加，但由于實(shí)施該技術(shù)的困難和費(fèi)用，它仍然受到一些限制。

據(jù)“可視化實(shí)驗(yàn)期刊”報道，由Oza和合作者Katharine Watts領(lǐng)導(dǎo)的Cal Poly的一組研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種方法，可以使CFPS廣泛使用。與其他CFPS系統(tǒng)相比，新技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是速度，成本效益和更簡單的反應(yīng)設(shè)置。為了進(jìn)一步減少科學(xué)家采用這種方法的障礙，該出版物包括實(shí)施新程序的視頻指南。

“該協(xié)議簡化并闡明了非專家實(shí)施無細(xì)胞蛋白質(zhì)合成的方法，”O(jiān)za說。“改進(jìn)對這些方法的訪問將有助于平臺及其廣泛的應(yīng)用程序的民主化。”

這項(xiàng)新技術(shù)僅需要對新用戶進(jìn)行基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)，以便在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)施CFPS，從細(xì)胞生長和提取物制備到體外蛋白質(zhì)合成反應(yīng)本身。研究人員開發(fā)了試劑預(yù)混料，可大大降低設(shè)置過程中出錯的可能性，并增加反應(yīng)成功的可能性。這些化學(xué)和生物試劑是穩(wěn)定的，可以承受多次凍融循環(huán)。在本文中，研究人員還確定并報告了顯著影響CFPS成功實(shí)施的變量以及新用戶應(yīng)為成功反應(yīng)優(yōu)化的變量。

簡化程序在功能上可與之前使用的技術(shù)方法相媲美，可用于更快速地篩選蛋白質(zhì)產(chǎn)品，大大增加了在給定時間段內(nèi)可運(yùn)行的測試數(shù)量。這種能力支持復(fù)雜的研究工作，如功能基因組學(xué)和代謝工程。

“在我們的合作中，我們采用簡化的CFPS方法來合成和設(shè)計(jì)復(fù)雜的超級酶，這些酶傳統(tǒng)上難以表達(dá)，”Watts說，他也是Cal Poly生物化學(xué)教授。“CFPS的使用為設(shè)計(jì)這些超級酶提供了更快速的設(shè)計(jì) - 構(gòu)建 - 測試周期。”

除初級研究外，新的CFPS方法還可用作高中和本科教室的教育工具。當(dāng)打包用于教育用途時，它為學(xué)生提供了在實(shí)踐學(xué)習(xí)環(huán)境中參與遺傳學(xué)的機(jī)會。